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鑄鐵之軟化退火處理

發布時間:2017-10-16 瀏覽:579次

灰鑄鐵與球狀石墨鑄鐵軟化退火,事實上是一種針對碳化物分解的熱處理,對非合金性及低合金鑄鐵而言,鐵碳所形成的碳化物並非是一種穩定相,在高溫中經過一段足夠長的時間,碳化物分解成為石墨、肥力鐵或沃斯田鐵,此類分解過程就是一般所謂的軟化熱處理,同時也是製造展性鑄鐵的主要程序,灰鑄鐵裡的碳化物主要分兩類,第一類是在凝固過程中形成的共晶碳化物(Eutectic Carbide),一般稱之為自由碳化物(Free Carbide)。軟化處理主要分成兩個步驟,及第一段石墨化及第二段石墨化,共晶碳化物之分解為第一段石墨化,波來鐵分解為肥力鐵與石墨之步驟為第二段石墨化。圖2-2所示為軟化處理時間-溫度曲線,如果波來鐵分解時予以非常緩慢的冷卻,則同時可達到弛力退火的效果。

  第一段石墨化處理的目的在於消除共晶雪明碳鐵,因此當灰鑄鐵或者球狀石墨鑄鐵,再凝固過程中,石墨形成不完全,大部分都會形成共晶雪明碳鐵,在鑄件的角落和銳邊處,由於冷卻速率較快,或以金屬模鑄造時激冷效果均會產生共晶雪明碳鐵,另當矽的含量不夠,或接種的處理不良都會產生硬點,或形成碳化物,如果鑄鐵內具碳化物的穩定元素,儒Cr、V或太高之錳含量時,也會形成相同的結果,如果是由於成分的配合不恰當,晶界形成共晶碳化物,則鑄件的肉原對碳化物之形成不會產生之影響,此類碳化物在某一個溫度範圍內相當的不穩定,其分解速度隨著溫度的降低而急速的減小,且隨著溫度的升高而急速的增加。第一段石墨化的溫度不宜太低,其溫度範圍大約在850℃至950℃之間,對球狀石墨鑄鐵而言,由於需要較高的韌性,因此溫度不宜超過920℃,以免發生沃斯田鐵初晶,退火的時間必須加長,退火時間的長短不僅由退火溫度來決定,同時需考慮鑄鐵的種類成分,甚至要考慮碳化物的種類,一般而言退火時間可由2~15小時,為了避免脫碳,同時考慮經濟上的效益,退火時間應儘可能地縮短,石墨化元素如矽及微量的銅可加速雪明碳鐵的分解,而碳化物的穩定元素,如鉻、鋁、銅,在正常情況下會嚴重地延遲石墨化的時間。

  第二段石墨化處理的目的是消除或減少波來鐵,其主要作用在於分解波來鐵,或者經過第一段石墨化處理後,在冷卻過程中,防止波來鐵的再形成,第二段石墨化處理可見圖2-1中,應與第一段石墨化裡共同進行,假如無共晶碳化物存在,也可單獨進行,主要的執行步驟,是在變態溫度以下非常緩慢的冷卻,或者在變態溫度以下保持一段時間,對球狀石墨鑄鐵而言,肥粒鐵化後的組織對性質有非常大的影響,對灰鑄鐵而言,肥粒鐵係的組織單使材料變軟而已,雪明碳鐵的分解速率隨著溫度之增加而增加,此現象與第一段石墨化處理結果相似。溫度超過變態溫度範圍,則有部分的組織發生沃斯田鐵化,冷卻時,可在次形成波來鐵,當溫度超過600℃時,波來鐵分解非常迅速。直到其完全分解為止,退火時間需要8至12小時,當溫度超過某一臨界點時,此肥粒鐵的生長速率會得到相反的效果,可見要完全成肥粒鐵化所需要的退火時間在4~24小時之間,溫度則在680~740℃之間。


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